Va chạm với tiểu hành tinh gây phá hủy tầng ozone

Tranh minh họa một tiểu hành đang lao xuống cái ngày nay là vùng đông nam Mexico. Hậu quả của cú va chạm tiểu hành tinh khủng khiếp này, xảy ra cách nay chừng 65 triệu năm, là sự tuyệt chủng của loài khủng long và nhiều loài khác trên trái đất. (Ảnh: NASA/JPL-Caltech, tranh của Donald E Davis)

Theo một đội nghiên cứu người Mĩ, một vụ va chạm tiểu hành tinh cỡ trung bình với đại dương có thể làm tiêu hao trầm trọng tầng ozone trong nhiều năm. Sự phá hủy như vậy sẽ phơi mặt đất ra trước hàm lượng bức xạ tử ngoại cao gấp ba lần so với bất kì mức nào đã được ghi nhận trên trái đất.

Còn những tiểu hành tinh cỡ lớn, thí dụ như tảng đá vũ trụ 15 km đã gây tuyệt diệt loài khủng long, thì khét tiếng với sức mạnh phá hoại của chúng, các tiểu hành tinh cỡ trung, với đường kính từ 100 m đến 1 km, cũng có khả năng giáng đòn tiêu diệt toàn cầu đối với sinh quyển. Các mô hình thông thường tập trung vào những cú va chạm đại dương cỡ trung, phân tích các tác động tức thời, thí dụ như sóng thần, hay sự biến đổi khí hậu do những lượng lớn bụi bị bắn vào khí quyển. Nay, một nhóm nghiên cứu, đứng đầu là Elisabetta Pierazzo tại Viện khoa học Hành tinh ở Arizona, Hoa Kì, là nhóm đầu tiên mô phỏng các tác động trên tầng ozone từ một cú va chạm tiểu hành tinh với đại dương cỡ trung bình.

Pierazzon cùng đồng nghiệp đã khảo sát bụi phóng xạ phát sinh từ hai kịch bản va chạm ở vĩ độ trung bình: một tiểu hành tinh đường kính 500 m và một tiểu hành tinh 1 km, cả hai va chạm với đại dương sâu 4 km ở tốc độ 18 km/s. Sử dụng một mô hình vật lí chấn động 3D, họ nhận thấy 4,4 × 10¹² kg và 4,2 × 10¹³ kg nước, gồm nước lỏng và hơi nước, sẽ bị bắn lên 1000 km vào khí quyển trong từng trường hợp tương ứng. Sau đó, họ sử dụng một mô hình độc lập khác để dự báo tác động của lượng nước này lên cơ chế hóa học và động lực học của khí quyển, có tính đến các yếu tố như bức xạ tử ngoại đến, các quá trình cực quang và sự kéo theo ion.

“Bạn không những làm nước vọt lên, mà là nước biển vọt lên, chúng có chứa các nguyên tố như chlorine và bromine. Những nguyên tố này làm cho tầng ozone trở nên rất hoạt tính và bị phá hủy bởi sự có mặt của chúng”, Pỉeazzo phát biểu với physicsworld.com.

Mô hình đã chạy mô phỏng vài năm sau cú va chạm và các kết quả cho thấy sự phá hủy đáng kể, kéo dài, đối với tầng ozone. Với cú va chạm lớn hơn, đội nghiên cứu nhận thấy: sự tiêu hao ozone sẽ đạt tới hơn 70% trong hơn 2 năm ở những vĩ độ trung bình-cao; sẽ có sự tiêu hao toàn cầu hơn 50% trong hơn 1 năm; cả hai bán cầu sẽ chịu sự tiêu hao ozone liên tục hơn 40% trong 3,5 năm. “Tác động có thể sáng với sự tiêu hao ozone gần đấy gây ra bởi các chất thải CFC. Ngoại trừ, thay vì chỉ hạn chế ở những vùng cực, nó mang tính toàn cầu, chúng tôi thấy nó ở mọi nơi: cả ở vĩ độ cao lẫn vĩ độ thấp”, Pỉeazzo giải thích.

Vì khả năng chặn bức xạ tử ngoại gây nguy hiểm của tầng ozone bị suy yếu, nên sinh quyển sẽ bị ảnh hưởng đáng kể; các biến đổi đối với sự tăng trưởng thực vật và ADN phân tử nằm trong số những hệ quả có thể xảy ra. Sự sản xuất thực phẩm cũng bị tác động tiêu cực; ước tính trên lỗ thủng ozone CFC cho thấy sự giảm 16% ozone có thể gây giảm 5% nồng độ phiêu sinh vật trong đại dương, làm ảnh hưởng dây chuyền là giảm sản lượng đánh bắt cá hàng năm đi 7%, hay tương đương 7 triệu tấn cá mỗi năm.

Con người cũng sẽ là đối tượng chịu sự nguy hại trực tiếp. Cường độ của bức xạ tử ngoại, cái thường gây ra bệnh cháy sạm da, được đo theo Chỉ số Tử ngoại Quốc tế (UVI). Bức xạ đạt tới giá trị 11 được xếp loại là “cực kì nguy hiểm” và có khả năng gây ra sự cháy sạm da trong vòng vài phút. Chỉ số UVI cao nhất từng được ghi nhận trên Trái đất là 20 trong vùng Puna de Atacama thuộc dãy Andes Argentina; mô hình của Pỉeazzo tiên đoán giá trị UVI rộng khắp là hơn 20 trong 2 năm đầu tiên ở những vĩ độ lên tới 70^o, đạt cực đại tại giá trị UVI 56 ở khoảng 27^o Bắc sau một cú va chạm 1 km.

Những kết quả này bổ sung thêm những tác động tức thời đã được mô phỏng bởi những nghiên cứu trước đây nhằm tạo ra một bức tranh to hơn của hậu quả của một cú va chạm tiểu hành tinh với đại dương cỡ trung. “Ngoài những tác động đã nêu trong công trình này, một tiểu hành tinh 1 km va chạm với đại dương sẽ giải phóng năng lượng tương đương tới 50.000 triệu tấn TNT. Nó sẽ tạo ra một miệng hố trong nước rộng hơn 15 km, sinh ra sóng thủy triều với độ cao cực đại gần 40 m”, Joanna Morgan, nhà vật lí địa cầu tại trường Imperial College, London, cho biết.

Tuy nhiên, những sự kiện như vậy có khả năng là hiếm. “Một cú va chạm tiểu hành tinh 1 km đã không xảy ra trong lịch sử ghi nhận của loài người. Nhưng, người ta cho rằng những sự kiện như thế đã từng xảy ra trong quá khứ của Trái đất, có lẽ với tần suất chừng một lần trong mỗi triệu năm hay tương đương”, Alan Fitzsimmons, một nhà nghiên cứu tiểu hành tinh gần Trái đất tại trường Đại học Queen ở Belfast, Anh, phát biểu.

Nguồn: physicworld.com